JP4026112B2 - 電磁弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電系の構成及び組立を簡単化した電磁弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弁本体内の弁座への接離により流路を切換える弁体を備えた弁部と、上記弁体を上記弁座に対して接離する方向に駆動するソレノイド部とを備えた電磁弁においては、通常、上記ソレノイド部におけるコイルの外側に設けるヨークの間からソレノイド部へ通電する通電端子を外部に導出している。
そのため、該ソレノイド部の通電端子を電気的に絶縁して外部に導出する手段が必要になって、その部分の組付けに手数を要し、また、特に電磁弁を防水・防滴型に形成する場合には、ソレノイド部における上記通電端子の導出部分の液密について格別の手段を考慮する必要があり、その構造が複雑化して組付けにも手数を要するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、ソレノイド部への通電系の構成及び組立を簡単化し、結果的に組立性を改善した電磁弁を提供することにある。
本発明の更に具体的な技術的課題は、ソレノイド部及びその通電系の絶縁性を容易に確保できるようにした電磁弁を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、合成樹脂からなる弁本体の電気絶縁性を有効に利用して、ソレノイド部への通電系の絶縁構造を簡素化した電磁弁を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、ソレノイド部及びその通電系の防水・防滴性を容易に確保できるようにした電磁弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の電磁弁は、弁本体内の弁座への接離により流路を切換える弁体を備えた弁部と、上記弁体を上記弁座に対して接離する方向に駆動するソレノイド部と、該ソレノイド部に通電する端子筺とを備えた電磁弁であって、上記弁本体を電気絶縁性の合成樹脂により形成し、上記ソレノイド部の通電系を構成する通電端子を、該ソレノイド部における弁本体との接合面から突出させ、上記弁本体におけるソレノイド部との接合面に端子挿入孔を開設すると共に、該弁本体の側面に外側から上記端子挿入孔まで連通する開口を設け、上記端子挿入孔に、上記開口を臨む位置まで上記ソレノイド部の通電端子を挿入した状態で、上記ソレノイド部と弁部とを固定し、弁部及び／またはソレノイド部に取付けられる端子筺に、その端子筺の取付けにより上記開口を通して挿入される接触端子を設け、該接触端子を、弁部及び／またはソレノイド部への上記端子筺の取付けにより、上記端子挿入孔に挿入された通電端子に電気的に接続されるように構成したことを特徴とするものである。
【０００５】
本発明の電磁弁の好ましい実施形態においては、端子筺の基部を構成する端子台をソレノイド部に固定し、該端子台上に載置した基板組立体に、上記通電端子に接続される接触端子、通電回路用電子部品及び外部電源に接続するためのコネクタが設けられ、更に、上記基板組立体に設けた通電端子に接続するための接触端子が、上記開口を通して挿入され、端子挿入孔内において通電端子を弾性的に挟む一対の弾性接触子により形成される。
【０００６】
上記構成を有する電磁弁は、弁本体を電気絶縁性の合成樹脂により形成し、ソレノイド部への通電端子を弁本体における端子挿入孔に挿入した状態でソレノイド部と弁部とを固定し、外部の端子筺等に設けた接触端子を上記端子挿入孔内の通電端子に接触させるようにし、更に望ましくは、上記接触端子を一対の弾性接触子により形成してそれを弁本体の端子挿入孔に連通する開口を通して挿入し、端子挿入孔内において通電端子を弾性的に挟むように形成することにより、ソレノイド部への通電系の構成及び組立を簡単化すると共に、上記電気絶縁性の合成樹脂からなる弁本体を有効に利用して、その一部に通電端子及び接触端子の接続部のハウジングとしての機能を持たせ、それによって弁本体の通電系の絶縁構造を著しく簡素化し、電気絶縁性を容易に確保することができる。
【０００７】
更に、本発明の電磁弁においては、ソレノイド部におけるコイルの外側に設ける磁性カバーを、当該ソレノイド部の外郭を構成してそれを液密に被包する形状に形成し、該磁性カバーの開放端側に弁本体を液密に固定すると共に、通電端子に接続される接触端子を、弁本体の開口に液密に挿入することができ、これによって、電磁弁におけるソレノイド部及びその通電系の防水性・防滴性を容易に確保することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図８は、本発明に係る電磁弁の第１実施例を示すもので、この電磁弁は、概略的には、３ポート弁を構成する弁部１と、それを駆動するソレノイド部２とを備え、更に上記ソレノイド部２に通電するための端子筺３がそれらの外側に沿って付設されている。
【０００９】
上記弁部１における弁本体１０は、電気絶縁性を有する合成樹脂により形成したもので、入力ポートＰ、出力ポートＡ及び排出ポートＲが連通する弁室１１を内部に備えている。この弁室１１は、弁本体１０の上記ソレノイド部２との接合面１０ａとは反対側の外端面に開口させた弁孔によって形成され、この弁室１１に、弁本体１０の側面に開口する上記入力ポートＰ及び出力ポートＡを、上記弁本体１０に設けた弁孔内側面に該弁孔の開口側から順次連通させ、また上記排出ポートＲは上記弁孔の内奥面に設けた排出弁座１６に開口させている。そして、上記弁室１１には、流路１４を介して入力ポートＰに連通する供給弁座１５を備えた弁座体１２、並びに該供給弁座１５及び上記排出弁座１６に選択的に接離するポペット弁体２０を収容し、弁孔口部を押え板１９により閉鎖している。
【００１０】
上記弁座体１２は、上記流路１４を該弁座体の周囲において入力ポートＰに連通する位置に開口するように設け、該流路１４を設けた部分から押え板１９側を小径化して該押え板１９の筒状の弁座体受部１９ａに嵌挿したもので、該流路１４の他端はポペット弁体２０に対向する供給弁座１５内に開口させ、弁室１１内面との間において、該流路１４の両側にシール部材１３ａ，１３ｂを配してそこをシールし、そのシールされた状態で弁座体１２を弁孔の軸方向に移動可能に収容している。なお、弁座体１２と押え板１９との間の空間は通気口１９ｂにより外部に開放している。
上記弁座体１２のポペット弁体２０側への移動範囲は、弁室１１内に形成されたストッパ部２１により制限されるが、該ストッパ部２１は、ソレノイド部２への通電により排出弁座１６への当接位置にあるポペット弁体２０に対して、供給弁座１５を近接して停止させるような位置に設けたものである。
【００１１】
また、上記弁座体１２は、その流路１４中に入力ポートＰから流入した流体圧が作用して弁座体１２をポペット弁体２０の方向に押圧する第１の流体圧作用面１７を設けると共に、それと反対の方向に弁座体１２を押圧する第２の流体圧作用面１８を設けている。上記第１の流体圧作用面１７の流体圧作用有効面積は、上記第２の流体圧作用面１８の流体圧作用有効面積よりも大きく設定しているが、この面積差は、弁座体１２に押え板１９の弁座体受部１９ａに嵌挿する小径化部分を設け、その小径化部分において流路１４に面する部分を第２の流体圧作用面１８とすることにより形成している。
なお、ここでは上記弁座体１２が弁孔の軸線方向に移動するようにした実施例について説明したが、この弁座体を固定的に設けてもよいのは勿論である。
【００１２】
一方、上記ポペット弁体２０は、弁室１１内において上記供給弁座１５と排出弁座１６との間に配設され、ソレノイド部２への通電またはその解除によりそれらの弁座１５，１６を開閉するもので、該ソレノイド部２により該ポペット弁体２０を開閉動作させるため、該ポペット弁体２０には、その外周部に被着されるカバー２０ａと一体化された一対のプッシュロッド２０ｂを設け、これらのプッシュロッド２０ｂを、排出弁座１６を跨ぐ位置において弁本体１０に設けた孔からソレノイド部２側に導出し（図２参照）、その先端をソレノイド部２の可動鉄心３３に当接させている。
【００１３】
また、上記弁座体１２における供給弁座１５の周囲とポペット弁体２０との間には、該ポペット弁体２０を排出弁座１６側に押圧するポペットスプリング２５を介装している。上記ポペットスプリング２５の付勢力は、弁座体１２における第１及び第２の流体圧作用面１７，１８の面積差により弁座体１２に生じる付勢力を越えるものではない。
【００１４】
上記ソレノイド部２は、図１〜図３及び図７に明瞭に示すように、コイル３１を巻回したボビン３０内の一端に固定鉄心３２を嵌入固定すると共に、該固定鉄心３２に対して吸着される可動鉄心３３を摺動自在に嵌入し、コイル３１の周囲を囲んでソレノイド部２の外郭を構成する磁性カバー３４及び該磁性カバー３４と可動鉄心３３との間に位置する磁気プレート３５により、コイル３１の周囲に磁路を形成したものである。
上記固定鉄心３２及び可動鉄心３３は、断面を長円形状または楕円形状とすることにより効率的に磁気吸着力を発生できるようにしたもので、それに伴ってボビン３０及び磁気プレート３５の中心孔も同様な形状に形成している。
【００１５】
上記磁性カバー３４は、磁性材（鉄板）の深絞りによりソレノイド部２の外郭を構成してソレノイド部２の全体を被包する形状に形成したもので、ここでは側面に端子筺３の取付け孔３６を設けているが、これをなくして端子筺を接着その他の磁性カバー３４における液密性を阻害しない手段で固定することにより、ソレノイド部２の防水性・防滴性を確保することができる。
また、上記ボビン３０には、ソレノイド部２への通電系を構成する一対の通電端子４０を設け（図７）、それを磁性カバー３４の開放端側に向けて、磁気プレート３５の切欠き部を通して突出させている。
【００１６】
更に、上記可動鉄心３３の外端側には合成樹脂からなるリング３７を嵌着し、このリング３７と磁気プレート３５との間に可動鉄心の復帰スプリング３８を縮設している。上記リング３７は可動鉄心３３が固定鉄心３２に吸着される直前で該可動鉄心３３を停止させるストッパとしての機能をも備えている。なお、図中、３９はシール材を示している。
【００１７】
ここで、上記弁部１の作用について簡単に説明する。
上記電磁弁のソレノイド部２に対する非通電状態においては、図１の左半に示すように、ポペット弁体２０が排出弁座１６を開放し、出力ポートＡが排出ポートＲに連通して、大気に開放された状態にある。一方、供給弁座１５はポペット弁体２０により閉鎖されている。この場合に、入力ポートＰから弁座体１２の流路１４に流入した空気圧力は、第１及び第２の流体圧作用面１７，１８に作用するが、第１の流体圧作用面１７の面積が第２の流体圧作用面１８の面積よりも大きいので、弁座体１２が弁本体１０内のストッパ部２１に当接する方向に変位せしめられ、供給弁座１５がソレノイド部２への通電時におけるポペット弁体２０の位置に対して近接した位置にあり、その位置でポペット弁体２０により閉鎖されている。
【００１８】
この状態でソレノイド部２に通電すると、図１の右半に示すように、可動鉄心３３が固定鉄心３２に吸着されて供給弁座１５を開放すると同時に、排出弁座１６を閉じるが、供給弁座１５が通電時におけるポペット弁体２０に近接する位置まで予め変位していて、可動鉄心３３は小さいストロークだけ吸着すればよいので、可動鉄心３３に作用する吸引力が大きくなり、あるいは、小型のソレノイドで開弁に必要な吸引力を発生させることができ、供給弁座１５を容易に開放することができる。
【００１９】
このようにして供給弁座１５が開放すると、供給弁座１５を通してその弁座の２次側の室に圧縮空気が流入するので、弁座体１２が第２の流体圧作用面１８に作用する流体圧によりポペット弁体２０から離間する方向に移動し、それによってポペット弁体２０が供給弁座１５から離間してその開口量が一層大きくなり、つまり大流量が得られるように開弁する。
次に、ソレノイド部２への通電を解除すると、復帰スプリング３８の付勢力により可動鉄心３３が復帰して供給弁座１５を閉鎖すると同時に、排出弁座１６を開放する。その結果、流路１４の流体圧によって弁座体１２がポペット弁体２０側に移動してストッパ２１に当接し、可動鉄心３３の小さいストロークでの開弁に備えることになる。
【００２０】
図４乃至図６に明瞭に示すように、電気絶縁性の合成樹脂により形成した弁本体１０には、上記ソレノイド部２との接合面１０ａに、該ソレノイド部２のボビン３０から突出する通電端子４０を受け入れる端子挿入孔４５を開設し、該端子挿入孔４５に通電端子４０を挿入した状態で、上記ソレノイド部２と弁部１とを固定するようにしている。両者の固定は、図１等に例示するように、磁性カバー３４に切れ目３４ａを入れることにより形成した止着部３４ｂを、弁本体１０に設けた凹部４６に圧入して行うのが望ましいが、他の任意手段を用いることができる。また、上記ソレノイド部と弁部１との固定に際し、それらの間にシール部材４７を介在させることにより、前記端子筺３の取付け孔３６の部分を除いて、ソレノイド部２を液密状態に形成することができる。
【００２１】
一方、上記ソレノイド部２には、その磁性カバー３４の側面に設けた取付け孔３６によって端子筺３を固定している。この端子筺３は、その基部を構成する合成樹脂製の端子台５０に弾性的に変形する突子５０ａを設けて、それを上記取付け孔３６に圧嵌することにより固定し、この端子台５０上に基板組立体５１を載置し、その上にコネクタカバー６０を被着している。上記基板組立体５１は、プリント配線した基板５２上に、前記端子挿入孔４５内の通電端子４０まで伸びてそれと電気的に接続される接触端子５３、通電表示用ランプ５５を含む各種通電回路用電子部品５４及び外部電源に接続するコネクタ用の通電ピン５６等を設けたものである。
なお、上記端子筺３は、必ずしもソレノイド部２に取付ける必要はなく、弁部１における弁本体１０あるいはそれとソレノイド部２の両者に取付けることもできる。
【００２２】
上記通電端子４０に接続するところの上記接触端子５３は、弁本体１０における端子挿入孔４５に該弁本体の外側から連通する開口４８を通して挿入され、端子挿入孔４５内の通電端子４０の部分まで伸びて、通電端子４０を弾性的に挟む一対の弾性接触子により形成したものである（図６参照）。また、上記コネクタ用の通電ピン５６は、基板５２に固定して、コネクタカバー６０のコネクタ接続口６０ａ内に伸びるように配設している。
【００２３】
また、上記コネクタカバー６０は、基本的には各種通電回路用電子部品５４等を搭載した基板組立体５１の全体をカバーするもので、端子台５０に設けた突起５０ｂを係止孔６０ｃに係止させることによって取付けるようにしているが（図３参照）、必要に応じて端子筺３の全体を液密に形成することができる。このコネクタカバー６０には、通電ピン５６を受け入れる上記コネクタ接続口６０ａを備えるばかりでなく、通電表示用ランプ５５の外側に位置するように光透過性のランプ窓６０ｂを設けている。
【００２４】
上記通電ピン５６は、電磁弁の使用態様に適合するように、任意の方向に突出させて、そこに設けたコネクタ接続口６０ａ内に伸ばすことができ、例えば、図１乃至図６及び図８に示す実施例の基板組立体５１では、電磁弁の側面に直交する方向に通電ピン５６を突出させて、コネクタカバー６０におけるコネクタ接続口６０ａをその方向に設けているが、図９及び図１１に示す基板組立体５１Ａのように、通電ピン５６Ａを基板５２から上方に向けて突出するように設けて、その方向にコネクタカバー６０のコネクタ接続口６０ａを設けることもできる。なお、基板５２に対する上記通電ピン５６，５６Ａの固定には任意手段を採用することができる。更に、図１０に示す基板組立体５１Ｂのように、通電ピン及びコネクタ接続口を設けることなく、コネクタカバー６０から通電用のリード線５８を直接的に導出するような構成とすることもできる。
なお、図中６２は電磁弁を固定するためのボルト孔を示している。
【００２５】
図１１は、図９に示す基板組立体５１Ａを備えた実施例の外観を示すものであるが、同図のコネクタカバー６０については描記を省略している。なお、図１１における上記以外の構成は、先に説明した図１乃至図７の実施例と変わるところがないので、該実施例の場合と同一または相当部分に同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
また、図１２は、本発明に係る電磁弁を防水・防滴型とした実施例の構成を示すもので、基本的には、上記実施例における端子筺３を備えず、ピストンプレートやサブプレート等の電磁弁装着体７０に電磁弁を直接的に取付けるようにし、その際、電磁弁装着体７０に対して流出入する流体流路及び通電系の接続を、該電磁弁装着体７０への電磁弁の装着と同時に、その接合面において行えるようにするため、前記実施例における入力ポートＰ、出力ポートＡ及び排出ポートＲを列設した弁本体の側面に、弁本体１０における端子挿入孔４５内の通電端子４０に接触させるための接触端子５３Ａを挿通する開口４８を設けている。
【００２７】
上記接触端子５３Ａは、電磁弁装着体７０に設けられ、その通電系には、必要に応じて前記実施例における基板組立体５１等に相当するものが設けられる。上記接触端子５３Ａ自体の構造は、前記実施例の場合と実質的に変わるものではない。
また、この実施例においては、上述したように電磁弁を防水・防滴型としているが、そのためには、前記実施例のように、ソレノイド部２の外郭を構成する磁性カバー３４に端子筺３の取付け孔３６を設けることなく、該磁性カバー３４によりソレノイド部２を液密に被包させ、更に、ソレノイド部２と弁部１との固定に際し、それらの間にシール部材４７を介在させ、そのシール部材４７により通電端子４０の周囲もシールさせ、また、弁本体１０に設けた接触端子５３Ａの挿通用開口４８の周囲もシール部材６５によりシールされるようにしている。従って、電磁弁自体が液密状態に保持されることになる。
【００２８】
上記構成を有する電磁弁においては、弁本体１０を電気絶縁性の合成樹脂により形成し、ソレノイド部２への通電端子４０を弁本体における端子挿入孔４５に挿入した状態でソレノイド部２と弁部１とを固定し、外部の端子筺３等に設けた接触端子５３，５３Ａを、弁本体１０の端子挿入孔４５に連通する開口４８を通して挿入することにより、該端子挿入孔４５内の通電端子４０に接触させるようにしているので、ソレノイド部２への通電系の構成及び組立を簡単化できると共に、上記電気絶縁性の合成樹脂からなる弁本体１０を有効に利用して、その一部に通電端子４０及び接触端子５３，５３Ａの接続部のハウジングとしての機能を持たせ、それによって弁本体１０の通電系の絶縁構造を著しく簡素化し、電気絶縁性を容易に確保することができる。
【００２９】
更に、上記電磁弁は、図１２に示す実施例のように、該ソレノイド部２の外郭を構成してそれを液密に被包する磁性カバー３４の開放端側に弁本体１０を液密に固定すると共に、通電端子４０に接続される接触端子５３，５３Ａを弁本体の開口４８に液密に挿入することにより、ソレノイド部２及びその通電系の防水性・防滴性を容易に確保することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明の電磁弁によれば、合成樹脂からなる弁本体の電気絶縁性を有効に利用して、ソレノイド部への通電系の構成及び組立を簡単化し、結果的に組立性を改善し、また、ソレノイド部及びその通電系の絶縁性を容易に確保できるようにした電磁弁を提供することができ、更に、ソレノイド部及びその通電系の防水・防滴性を容易に確保できるようにした電磁弁を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁弁の実施例を、弁部及びソレノイド部の左半はソレノイド部への非通電状態において示し、右半は通電状態において示す側断面図である。
【図２】上記実施例の縦断面図である。
【図３】上記実施例の部分平断面図である。
【図４】上記実施例の図１とは異なる位置（図５のＡ−Ａ矢示位置）での要部側断面図である。
【図５】上記実施例の図２とは異なる位置での部分縦断面図である。
【図６】上記実施例の図３とは異なる位置（図５のＢ−Ｂ矢示位置）での部分平断面図である。
【図７】上記実施例におけるソレノイド部の構成を示す分解斜視図である。
【図８】上記実施例における基板組立体と端子台カバーの構成を示す側面図である。
【図９】上記実施例において利用できる他の基板組立体と端子台カバーの構成を示す側面図である。
【図１０】上記実施例において利用できる更に他の基板組立体と端子台カバーの構成を示す側面図である。
【図１１】図９の基板組立体及び端子台カバーを用いた本発明の電磁弁の分解斜視図である。
【図１２】防水型にした本発明の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１ 弁部
２ ソレノイド部
３ 端子筺
１０ 弁本体
１０ａ 接合面
２０ ポペット弁体
３１ コイル
３４ 磁性カバー
４０ 通電端子
４５ 端子挿入孔
４７ シール部材
４８ 開口
５０ 端子台
５１，５１Ａ，５１Ｂ 基板組立体
５２ 基板
５３，５３Ａ 接触端子
５６，５６Ａ 通電ピン
６５ シール部材

Claims (4)

1. 弁本体内の弁座への接離により流路を切換える弁体を備えた弁部と、上記弁体を上記弁座に対して接離する方向に駆動するソレノイド部と、該ソレノイド部に通電する端子筺とを備えた電磁弁であって、
   上記弁本体を電気絶縁性の合成樹脂により形成し、
   上記ソレノイド部の通電系を構成する通電端子を、該ソレノイド部における弁本体との接合面から突出させ、
   上記弁本体におけるソレノイド部との接合面に端子挿入孔を開設すると共に、該弁本体の側面に外側から上記端子挿入孔まで連通する開口を設け、
   上記端子挿入孔に、上記開口を臨む位置まで上記ソレノイド部の通電端子を挿入した状態で、上記ソレノイド部と弁部とを固定し、
   弁部及び／またはソレノイド部に取付けられる端子筺に、その端子筺の取付けにより上記開口を通して挿入される接触端子を設け、
   該接触端子を、弁部及び／またはソレノイド部への上記端子筺の取付けにより、上記端子挿入孔に挿入された通電端子に電気的に接続されるように構成した、
   ことを特徴とする電磁弁。
2. 端子筺の基部を構成する端子台をソレノイド部に固定し、該端子台上に載置した基板組立体に、上記通電端子に接続される接触端子、通電回路用電子部品及び外部電源に接続するためのコネクタを設けた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 基板組立体に設けた通電端子に接続するための接触端子を、上記開口を通して挿入し、端子挿入孔内において通電端子を弾性的に挟む一対の弾性接触子により形成した、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
4. ソレノイド部におけるコイルの外側に設ける磁性カバーを、当該ソレノイド部の外郭を構成してそれを液密に被包する形状に形成し、
   該磁性カバーの開放端側に弁本体を液密に固定すると共に、通電端子に接続される接触端子を、弁本体の開口に液密に挿入した、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。

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